Устройство для заряда батареи конденсаторов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ HHlbCTIV

< о790148 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.78 (21) 2639533/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 231280, Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23.1280 (51) M. Kn.

Н 03 К 3/53

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621.373. .431(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Кован и Д. Б. Кофман (71) Заявитель

Московский ордена. Ленина аваиционный институт им. Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА БАТАРЕИ КОНДЕНСАТОРОВ

Изобретение относится к импульсной электротехнике H может быть использовано в качестве импульсного источника питания для установок электроискровой обработки металлов, систем 5 радиолокации и др.

Известно устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, каждая иэ !О которых подключена к неуправляемому, выпрямителю. Первичная обмотка трансформатора подключена к выходу индуктивно-емкостного преобразователя.

Ток в первичной и во вторичных обмот- )5 ках регулируется с помощью ключей, связанных с устройствами контроля напряжения батареи конденсаторов.

Устройство обеспечивает постоянство действующих значений тока потребле- 20 ния на каждой ступени P1) и 2) .

Однако наличие элементов индуктивно-емкостного преобразователя— конденсатора и дросселя,а также силоного ключа на первичной стороне трай- 25 сформатора ухудшает массо-габаритные показатеЛи. Кроме того, недостатком известных устройств является неравномерность тока потребления на каждой ступени заряда. 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, неуправляемые выпрямители, полупроводниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящий из дросселя и батареи конденсаторов, блок контроля напряжения и систему управления полупроводниковыми коммутаторами, причем каждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному иэ неуправляемых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно, а каждый выпрямитель подключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов к зарядному контуру.

Постоянство действующих значений тока потребления на каждой ступени обеспечивается соответствующим выбором коэффициентов трансформации повышающего трансформатора g3) .

Недостатком описанного устройства является наравномерность тока потребления за цикл заряда при постоянстве его действующих .значений на каждой ступени. При питании от сети переменного напряжения с частотой, превышающей частоту собственных коле790148 баний зарядного контура, в силу колебательного характера последнего максимальные значения амплитуд тока потребления в начале и конце каждой рабочей ступени будут снижаться до нуля. Неравномерность тока потребления зарядного устройства вызывает нежелательные модуляции напряжения первичного источника питания, отрицательно сказывающиеся на работе аппаратуры, питание которой осуществляется от этого же источника. Это fO требует установки специальных фильтров, что повышает массу устройства.

Цель изобретения — снижение массы устройства.

Указанная цель достигается тем, f$ что в известное устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, неуправляемые выпрямители, полупро- рр водниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящий из дросселя и батареи конденсаторов, блок контроля напряжения и систему управления полупроводниковыми коммутаторами, причем каждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному из не- . управляемых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно, а каждый выпрямитель подключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов к зарядному контуру, введены источник эталонного напряжения и блок сравнения, а батарея конденсатороВ сблокирована в секции, причем каждая секция подключена к 35 зарядной цепи с помощью одного из вновь введенных полупроводниковых коммутаторов и соединена с информационным входом блока контроля напряжения, выход которого соединен с бло- 4g ком сравнения, к которому подключен также источник эталонного напряжения, а блок сравнения связан с системой управления, выходы которой соединены с управляющими электродами полупроводниковых коммутаторов, а один из выходов соединей с управляющим входом блока контроля напряжения.

Кроме того, с целью снижения коэффициента нелинейных искажений тока потребления устройства, расчетная ве- ® личина индуктивности зарядного дросселя L выбирается такой, чтобы между длительностью полупериода собствен.ньяи колебаний зарядного контура и д>1ительностью,ступени заряда t су-. 55 ществовало следующее соотношение K LC ) сс., где С вЂ” емкость батареи конденсаторов . )

Подключение каждой параллельной секции батареи конденсаторов к.за- 40 рядному контуру с помощью собственного коммутатора позволяет снизить длительность полупериода частоты собственных колебаний зарядного контура, что приводит к улучшению мас- 65 со-габаритных показателей зарядного дросселя.

Снижение коэффициента нелинейных искажений тока потребления устройства позволяет отказаться от установки ". фильтров, что в свою очередь приводит к улучшению массо-габаритных показателей устройства.

Следует отметить, что как предлагаемое, так и известное устройства могут работать от сети постоянного тока, однако в этом случае необходимо наличие преобразователя постоянного напряжения в переменное.

На фиг. 1 представлена эпюра тока потребления известного устройства; на фиг. 2 — эпюра тока потребления .предлагаемого устройства; на фиг.3— схема устройства для заряда батареи конденсаторов.

Устройство для заряда батареи конденсаторов содержит повышающий трансформатор 1 с секционированной вторичной обмоткой, каждая секция которой подключена к одному из неуправляемых выпрямителей 2-4, выходы которых соединены последовательно, а каждый выпрямитель подключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов 5-7 к зарядному. контуру., состоящему из дросселя 8 и сблокированной в секции 9-11 батареи конденсаторов, причем каждая секция подключена к зарядной цепи с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов 12-14 и соединена с информационным входом блока 15 контроля напряжения, выход которого соединен с блоком 16 сравнения, к которому подключен также источник 17 эталонного напряжения.

Блок сравнения связан с системой 18 управления полупроводниковыми коммутаторами, один из выходов которой связан также с управляющим входом блока контроля напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Ifo сигналу от системы 18 управления отпираются полупроводниковые коммутаторы 12 и 5, с помощью которых зарядный контур, состоящий иэ конденсатора 9 и дросселя 8, подключается на заряд к выпрямителю 2. По мере заряда секции 9 батареи конден- саторов сигнал с этой секции поступает на информационный вход блока 15 контроля напряжения, с которого, в свою очередь, поступает сигнал в блок

16 сравнения. туда же поступает сигнал от источника 17 эталонного напряжения. По достижении напряжением на секции 9 батареи конденсаторов величины, соответствующей заранее выбранному значению тока потребления, равному дно (см. фиг. 2), блок 16 сравнения формирует сигнал, поступающий в систему 18 управления, которая в свою очередь формирует сигнал на отпирание коммутатора-6, а также пода790148 ет сигнал на управляющий вход блока

15 контроля напряжения, где происходит перестройка делителя, напряжения, так как уровень напряженйя секции батареи конденсаторов на каждой сту.пени возрастает. После отпирания коммутатора 6, коммутатор 5 запирается напряжением выпрямителя 3.

На второй ступени заряд секции 9 осуществляется суммарным напряжением выпрямителей 2 и 3 аналогичным образом. После окончания последней (на фиг. 3 — третьей) ступени заряда секции 9 от системы 18 управления поступает сигнал на отпирание полупроводниковых коммутаторов 12 и 5.

Начинается первая ступень заряда 15 секции 10 батареи конденсаторов. После полного заряда последней (нафиг. 3 — третьей) секции батареи конденсаторов вся батарея оказывается заряженной до номинального на- gp пряжения.

Коэффициенты трансформации отдельных секций вторичной обмотки-повышающего трансформатора выбираются таким образом, чтобы максимальные значения амплитуд тока потребления на каждой ступени были равны, чем обеспечивается равенство на каждой ступени действующих значений тока потребления.

Описанное устройство обеспечивает улучшение массо-габаритных показателей за счет снижения массы зарядного дросселя. Оно обеспечивает также снижение модуляции напряжения первичного источника питания путем снииения коэффициента нелинейных искажений тока потребления, что позволяет снизить массу устройства за счет уменьшения размеров фильтра, либо полного отказа от его установки. 4Q

Кроме того, снижение модуляции на.пряжения первичного источника питания дает возможность отказаться от использования автономного источника питания, обслуживающего лишь зарядное устройство, и таким образом дополнительно улучшить массо-габаритные показатели всего комплекса оборудования.

Указанные преимущества описанного устройства по сравнению с известными свидетельствуют о целесообраЗности использования его в случаях, когда требования к массо-габаритным показателям устройства, а также к сниже- 55 нию величины модуляции напряжения первичной сети, является определяющими.

Формула изобретения

1. Устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вто-ричной обмоткой, неуправляемые выпрямители, полупроводниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящий из дросселя и батареи конденсаторов, блок контроля напряжения и систему управления полупроводниковыми коммутаторами, причем каждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному из неуправляемых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно, а каждый выпрямитель подключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов к зарядному контуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы устройства, в него введены йсточник эталонного напряжения и блок сравнения, а батарея конденсаторов сблокирована ,в секции, причем каждая секция под ключена к зарядной цепи с помощью одного из вновь введенных полупроводниковых коммутаторов и соединена с информационным входом блока контроля напряжения, выход которого соединен с блоком сравнения, к которому подключен также источник эталонного напряжения, а блок сравнения связан с системой управления, выходы которой соединены с управляющими электродами полупроводниковых коммутаторов, а один из выходов соединен . с управляющим входом блока контроля напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения коэффициента нелинейных искажений тока потребления устройства, расчетная величина индуктивности зарядного дросселя L выбирается такой, чтобы между длительностью полупериода собственных колебаний зарядного контура и длительностью ступени заряда сСт существовало следующее соотношенйе

3 С-7 ;, где С вЂ” емкость батареи конденсаторов.

Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3821635, кл. 323-102, 1974.

; 2. Патент .CQJA Р 3654537,кл. 320.1, 1972.

3. Волков И. В. и Вакуленко В. М.

Источники электропитания лазеров.

Киев,"Техника", 1976, с.,52-53 (прототип).

790148

Уиг 5

Составитель В. Чорба

Редактор Е. Лушникова Техред С,Мигунова Корректор М. Демчик

Заказ 9059/58 Тиарам 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, кл. Проектная, 4